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1、计算机辅助教学及其原理现在学习的是第1页，共70页 1.1 计算机辅助教学的发展概况计算机辅助教学的发展概况 1.2 计算机辅助教学的作用计算机辅助教学的作用 1.3 计计算机算机辅辅助教学的基本形式助教学的基本形式 第二章第二章 计算机辅助教学及其原理计算机辅助教学及其原理现在学习的是第2页，共70页1.1 计算机辅助教学的发展概况计算机辅助教学的发展概况 1.1.1 计算机辅助教学的兴起 1.1.2 计算机辅助教学的发展 现在学习的是第3页，共70页1.1.1 1.1.1 计算机辅助教学的兴起计算机辅助教学的兴起 同其它学科一样，CAI的产生和发展具有广泛的基础，归纳起来主要有三方面，即计
2、算机辅助教学产生和发展的：物质基础物质基础 社会基础社会基础 理论基础理论基础总结总结现在学习的是第4页，共70页一、一、CAICAI产生和发展的物质基础（产生和发展的物质基础（2 2）另一个特点是对社会的发展影响深刻。另一个特点是对社会的发展影响深刻。首先是发展得快，表现在数量增加得快和性能提高得快。首先是发展得快，表现在数量增加得快和性能提高得快。现在学习的是第5页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（1 1）信息社会的基本特点：信息社会的基本特点：随着科学技术和信息产业的迅速发展，信息将成为科学技术进步和社会经济发展的重要智力资源。传统工业将为知识密集
3、型的“高技术工业”所代替，从事信息产业的人口比例越来越大。社会价值的增加主要靠知识，劳动技能主要不是靠体力，而是以智力和知识为基础。不断地提高人们的智力，已成为决定生产和经济增长的关键因素。现在学习的是第6页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（2 2）1.1.信息社会对教育提出的要求信息社会对教育提出的要求 2.2.教育作出的相应的改革教育作出的相应的改革现在学习的是第7页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（3 3）信息社会对教育提出的要求，主要表现在：（1 1）“知知识识更更新新”加加速速，“知知识识激激增增”，形形
4、成成所所谓谓的的“知知识识爆爆炸炸”。知识更新的速度越来越快。根据联合国教科文组织的统计，人类有史以来，数万年积累的科学知识占10，而近三十年积累的占90。英国技术预测专家詹姆斯马丁的测算结果也表明了同样的趋势。他测算出人类知识在19世纪是每五十年增加一倍，20世纪每十年增加一倍，70年代每五年增加一倍，而目前大约每三年增加一倍。这这就就向向教教育育提提出出了了这这样样的的要要求求：如如何何解解决决人们的学习时间、接受能力和理解能力有限与知识激增的矛盾。人们的学习时间、接受能力和理解能力有限与知识激增的矛盾。现在学习的是第8页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会
5、基础（4 4）（2 2）职职业业更更新新频频繁繁“知知识识更更新新”的的加加快快，必必然然会会影影响响到职业的更换。到职业的更换。由于科学技术发展带来的知识密集型的生产具有科学技术高度分化又高度综合的特点，新产业的不断涌现，老的产业不断变更，要求人们必须具有较广泛的知识基础才能适应职业更换的需要。在工作实践中要不断学习。特别是在在信信息息时时代代，由由于于知知识识更更新新周周期期缩缩短短，职职业业更更换换频频繁繁。这这就要求教育进行必要的改革，以适应职业更换频繁的要求。就要求教育进行必要的改革，以适应职业更换频繁的要求。现在学习的是第9页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生
6、和发展的社会基础（5 5）(3)(3)高度发展智力高度发展智力 信息时代不仅要求人们具有丰富的知识，更要求有高度发展的智力，否则将很难适应和推动社会的进步。教育专家的研究表明，信息时代的教学活动不应以发展人的记忆为主要目标，而应以发展人的智力、创造力和提高学生的信息素养为主要目标。因因此此，信信息息时时代代向向教教育育提提出出了了如如何何培培养养学学生生善善于于学学习习、善善于于思思维维、提提高高创创造造力力和和获获取取信信息息、处处理理利利用用信信息息的的要要求。求。现在学习的是第10页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（6 6）2.2.教育作出的相应的
7、改革教育作出的相应的改革 为了适应信息社会的需要，教育作出了相应的改革：(1)(1)从以学校教育为中心向终身教育转变，从培养记忆力从以学校教育为中心向终身教育转变，从培养记忆力 向培养创造力转变向培养创造力转变许多国家，尤其是美、日等有影响的国家，都提出了教育概念的“扩大”和“更新”问题。认为学校只能为一生的教育打下“基础”，即培养学生的“自我教育”能力；要通过“终身教育”获得各种知识和技术。随着教育功能逐渐地向整个社随着教育功能逐渐地向整个社会扩展，以及信息时代对知识和智力的要求，转变学校的职会扩展，以及信息时代对知识和智力的要求，转变学校的职能，由传授现有的知识和技能为主要目标，转变为培养
8、人们能，由传授现有的知识和技能为主要目标，转变为培养人们具有丰富的创造力为主要目标。具有丰富的创造力为主要目标。现在学习的是第11页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（6 6）(2)(2)学习新技术，使用新技术学习新技术，使用新技术 1981年由国际信息处理协会主持召开的第三届世界计算机教育会议正式提出，人类具备对文字的阅读和写作能力称为“第一文化”，而将阅读和编写计算机程序的能力称为“第二文化”。就是说，在信息社会，掌握计算机知识及其应用，同掌握语文及数理化一样重要，应从中小学开始进行教育，使青少年及早掌握新的信息处理工具的使用，造就有新知识、能适应各种
9、变化和富有创新精神的一代新人。为此，许多国家纷纷制定政策，开展计算机教育。其目的如奥地利教育部长莫里斯所说，在普通中学进行信息技术教育不是为了培养一代专家，而是为了使青年人了解这门将席卷几乎所有生活领域的新的科学技术。今天学生们在学校所学的，将是今后他们就业时所不可缺少的。现在学习的是第12页，共70页二、二、CAICAI产生和发展的社会基础（产生和发展的社会基础（7 7）(2)(2)学习新技术，使用新技术学习新技术，使用新技术 在信息时代，科学技术以前所未有的速度向前发展，其中微电子技术、计算机、光纤通信技术发展的尤为迅速。这一方面向人们提出了要不断学习新技术的要求，另一方面也向人们提供了发
10、展教育的新的手段。计算机辅助教育就是人们利用计算机这一现代技术解决教学中的许多问题的成功试验。目前，许多学校配置的计算机，不仅用于训练学生如何使用计算机，面且还将它用于学校教学和管理，帮助或代替教师的部分工作,为学生学习构成一定的学习环境和提供学习工具。从而发展起来了一种很有发展前途的教育技术，受到了人们的普遍重视。现在学习的是第13页，共70页三、三、CAICAI产生和发展的理论基础（产生和发展的理论基础（1 1）计算机辅助教育的产生和发展，受到多方面理论的影响，其中最重要的是教育心理学的影响。CAICAI思思想想的的形形成成受受到到两两个个概概念念的的影影响响：教学机器和程序教学。程序教学
11、是20世纪50年代发展起来的。当时美国教育心理学家斯金纳(B.F.Skinner)根据从实验室中对动物实验引出的操作条件反射和积极强化的理论，设计了教学机器和程序教学。他是在普莱西的教学机器的基础上提出了学学习习材材料料程程序序化化的想法，后来就发展成为不用教学机器只用程序教材的“程序教学”。现在学习的是第14页，共70页结论：结论：计算机辅助教学的产生和发展有其重要的基础：1.1.计算机的出现和迅速发展，为教学中应用计算机计算机的出现和迅速发展，为教学中应用计算机提供了必要的物质基础；提供了必要的物质基础；2.2.信息社会的到来，对人才培养提出了新的要信息社会的到来，对人才培养提出了新的要求
12、，改革教学和教育，培养适合社会的发展的人才，求，改革教学和教育，培养适合社会的发展的人才，成为社会普遍关注的热门话题，为计算机辅助教学成为社会普遍关注的热门话题，为计算机辅助教学的产生和发展提供了强有力的社会基础；的产生和发展提供了强有力的社会基础；3.3.新的学习理论的出现和应用，为计算机辅助教学新的学习理论的出现和应用，为计算机辅助教学的产生和发展提供了坚实的理论基础。的产生和发展提供了坚实的理论基础。现在学习的是第15页，共70页 由计算机辅助教学的产生，由计算机辅助教学的产生，引发的对当前计算机教育应用的思考引发的对当前计算机教育应用的思考 CAI是在教学改革中产生和发展的，应用时应坚
13、持它革新性；应有一定的物质基础，有适当的信息技术设备并有较高的使用率，坚持高效性；应有学习理论的指导，使其能够有效地促进学生的学习，坚持应用的有效性；应顺应社会对人才培养的要求，坚持应用的适应性。现在学习的是第16页，共70页 1.1.2 计算机辅助教学的发展计算机辅助教学的发展一、美国一、美国CAICAI的发展概况的发展概况二、我国二、我国CAICAI的发展概况的发展概况三、三、CAI CAI 的发展方向的发展方向现在学习的是第17页，共70页一、美国一、美国CAICAI的发展概况的发展概况 根据计算机技术的发展和应用、社会对人才培养的新要求以及新学习理论的应用，CAI的发展可按四个阶段来说
14、明。（一）1958年至1970年 （二）1970年至1980年 （三）1980年至1990年 （四）1990年以后现在学习的是第18页，共70页（一）一）19581958年至年至19701970年年 1.基本情况 2运用的学习理论 3.使用的计算机技术美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第19页，共70页1.1.基本情况基本情况 这是 CAI发展的初期阶段。在这个时期，主要是以大学和计算机公司为中心开展的软件、硬件开发研究工作，并出现了一些有代表性的系统。(1)(1)美美国国 IBMIBM公公司司的的研研究究工工作作。这个公司于1958年设计了第一个计算机教学系统。1961年，
15、该公司研制了心理学，统计学和德语阅读等内容的计算机辅助教学系统。1966年之前，IBM公司还开发了专门为教学使用的程序设计语言（COURSEWRITER)，利用这种语言能够方便地开发出交互式学习课件。IBM公司还作出了更大的努力，制作了系统1500(System1500)教学系统。这个系统支持32个学生工作站(Student stations)，每个工作站安装一个显示终端、一个图像投影仪和一个声音装置。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第20页，共70页（2 2）大学的研究）大学的研究 斯斯坦坦福福大大学学是开展计算机辅助教育最早的大学之一，在帕特里克萨贝斯的指导下，进行了大
16、量的研究工作。伊里诺斯大学伊里诺斯大学的PLATO(Programmed Logic for Automatic Teaching Operation)设计在唐纳德比德泽的指导下加快了速度。1960年，比德泽成功地将一个(后来是两个)交互式终端与该校的 ILLIAC I计算机连接起来，从此，在政府的支持下，PLAT0系统很快就发展成为一个有很强功能的大型计算机网络。加加利利福福尼尼亚亚大大学学 Irvine分校建立了教育技术中心(EducationaL Techonology Center)，该中心在阿尔弗雷德沃克的指导下，开发了大量的物理及自然科学中的计算机辅助教学课件。美国美国CAICAI
17、的发展概况的发展概况现在学习的是第21页，共70页 2 2运用的学习理论运用的学习理论 在这一时期开发的计算机辅助教学软件基本上体现了行为主义学习理论，即斯金纳的刺激-反应理论。使用的模式主要是个别指导型和操练型。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第22页，共70页 3.使用的计算机技术 在这一时期，主要使用的是大型计算机或小型计算机，人-机交互基本上是通过文本方式实现。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第23页，共70页（二）1970年至1980年1.1.基本情况基本情况2.2.智能智能CAICAI的出现的出现3.3.微型计算机的应用微型计算机的应用美国美
18、国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第24页，共70页1.1.基本情况基本情况 这一时期，CAI的应用范围不断扩大，并进一步趋向实用化。开发的科目除了数学、物理、音乐以及弱智儿童教育、情报处理教育等多种学科领域均开展了 CBE的应用。在不断改进和发展好的软件的同时，还逐渐淘汰掉了实验性的教学软件。（1 1）19711971年年，在国家科学基金的资助下，MITRE公司与德克萨斯大 学、杨 伯 翰 大 学 合 作，开 发 了TICCIT(Timeshared Interactive ComputerControlled Information Television)教学系统，它将小型计算
19、机与电视技术结合起来，带有75兆字节的磁盘存储器和128个终端。（2 2）19751975年年以以后后，大型的计算机辅助教学系统进一步完善。经过20年的不断扩充和完善，PLATO已经发展成为PLATOIV系统。（3 3）另外，）另外，由于微型机的出现，使 CAI的发展有了突破性变化。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第25页，共70页2.2.智能智能CAICAI的出现的出现 在70年代，对 CAI发展有重大意义的一个事件是 ICAI(Intelligent Computer Assisted Instruction)的出现。当时有一批人工智能专家投入了 CAI的研究，在了解知
20、识表示、学生模型、自然语言理解、教学策略等问题的基础上，创造出称职的“计算机导师”，即利用人工智能的原理和技术开发CAI软件，这就是通常所说的 ICAI。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第26页，共70页 第一个有影响的 ICAI系统是 JR卡玻尔在1970年研制成功的教南美洲地理的 Scholar系统；后来又有一些 ICAI软件相继出现，比较著名的有 SOPHIE、WEST、GVIDON等。计算机技术的迅速发展，为ICAI的发展提供了良好的条件，已发展成为 CAI的一个重要方向。虽然，智能型CAI的出现是这一时期CAI发展的一个重要特点，但其数量和应用范围十分有限。而体现
21、行为主义学习理论的传统的CAI 仍占居统治地位。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第27页，共70页 3.3.微型计算机的应用微型计算机的应用 微型机进入教育之后，形成了比以往在课堂上使用过的任何机器都大得多的冲击。低廉的价格，可靠的性能和相对容易操作的使用方法，使之成为在多种教育环境中的理想工具。最早打入教育市场的计算机公司有：Tandy公司的 TRS80微型机、APPLE公司的计算机，CBM公司的 PET计算机。后来，传统上生产和出售大型机的公司也开始进入教育市场，IBM公司的 PC机系列广泛打入教育部门是最明显的例证。由于微型机所具有的特点和销售部门的大量出售及良好的服
22、务，使教育部门拥有的计算机数量迅速增加，应用也日益广泛。在这一时期，人-机的交互除了文本方式外，还增加了图形及其它媒体方式。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第28页，共70页（三）1980年至1990年1.1.基本情况基本情况2.2.多媒体计算机的应用多媒体计算机的应用3.3.新学习理论的应用新学习理论的应用美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第29页，共70页1.1.基本情况基本情况 80年代美国拥有微型计算机的中小学校明显增加，而且每个学校拥有的计算机数量也大幅度提高。美国全国教育协会向各级政府和所有学校发出呼吁：为了提高教育水平，跟上日新月异的高技术发
23、展速度，为21世纪培养更好的人才，必须在两年内为每一位教师配备一台微机，并提供必要的培训机会和利用微机进行教学研究的时间。微型计算机的广泛应用，使得CAI迅速发展，在这期间无论是发展规模，还是应用水平都有显著地提高，并成为各类教育的重要组成部分。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第30页，共70页 2.2.多媒体计算机的应用多媒体计算机的应用 20世纪80年代末和90年代初，多媒体计算机的出现，被称为是计算机的一场革命，它具有的能够综合处理文字、图形、声音、图象的能力，显示出在教育和人才培训方面的非凡才干，使 CAI发展到一个新的阶段。多媒体技术的出现和应用，使CAI产生了巨
24、大变化。在人-机交互方式上更加多样化，通过图、文、声、视频图象等多种形式表达教学信息；在信息组织方式上采用了超文本技术，形成超媒体系统，能较好地适应学习者的思维过程。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第31页，共70页 3.3.学习理论的应用学习理论的应用 在理论的运用上，此时认知理论已经占了统治地位，成为指导CAI发展的重要的理论基础。认知学习理论认为，学习是学习者根据自己的态度、需要、兴趣和爱好，利用已有的认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动作出的、有选择的信息加工过程。根据认知学习理论，学习的各个内部过程分别是接受、期待、提取信息到短时记忆、选择性知觉、语义编码、反
25、应、强化、激发信息的保持、形成概念。1981年加涅、维格和罗杰斯等人指出，学习的内部过程与学习周期的几个阶段是一致的，若能将CAI提供的学习活动（人-机交互过程）与学习的内部过程相一致，会明显地增加CAI的有效性。这为开发高质量的CAI软件提供了重要的理论依据。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第32页，共70页（四）（四）19901990年以后年以后 进入90年代后，CAI的发展产生了新的飞跃，进入到了一个新的发展阶段，主要表现在建构主义(Constructivism)学习理论的应用和多媒体、计算机网络的广泛使用。1.基本情况 2.建构主义学习理论的应用 3.多媒体和计算机
26、网络，特别是Internet网络的普及美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第33页，共70页1.1.基本情况基本情况 (1)虚拟现实技术的应用 在美国，虚拟现实的应用科目相当广泛，从历史到科学，从文学到数学，从体育到音乐，都有虚拟现实的应用范例。特别是将世界上各种教育虚拟现实系统联网，为学生提供了更多的学习实践途径。在体育课上，学生可以亲自领略一位NBA冠军队员在篮球场上的表演；在物理课上，学生可以参与一种科学可视化虚拟现实，在虚拟境界内去发现各种物理定律；在文学课上，学生可以拜访虚拟的莎士比亚，聆听他关于话剧的讲演；历史课可使得学生们能够目睹古战场的重演；在虚拟现实中，音乐系
27、的学生可以参与世界上最好的管弦乐队的演出，并接受个别辅导。在这些应用中效果都是非常显著的，而且适用于不同的年级，包括小学、中学和大学。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第34页，共70页1.基本情况基本情况（2）Internet的教育应用 Internet的教育应用出现了网上学校和虚拟校园，美国1995年的校园计算调查（Campus Computing Survey）表明，在对调查作了回答的650所大学中，有700万大学生和教师经常使用Internet和WWW，大约有6%的大学课程利用了网络资源，而一半以上的学校回答说，在未来的2-3年内，使用网络是非常重要的。美国美国CAI
28、CAI的发展概况的发展概况现在学习的是第35页，共70页 2.建构主义学习理论的应用建构主义学习理论的应用 建构主义是认知主义的进一步发展，该理论认为学习者得到的知识是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的，而不是通过教师传授得到的。因此，建构主义学习理论把“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”看作是学习环境的四大要素。它强调学习环境必须有利于学生对所学内容意义的建构，意义建构是整个学习过程的最终目标。所要建构的意义是指：事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。建构主义者根据他们对学习的理解，提出了多种教学方法，例
29、如：随机通达教学；抛锚式教学；支架式教学等。这些教学方法的提出，为开发CAI软件提供了重要的理论依据。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第36页，共70页3.3.多媒体和计算机网络，特别是多媒体和计算机网络，特别是InternetInternet网络的普及网络的普及 虽然在90年代以前建构主义学习理论就已提出并形成了它的理论体系，但真正在计算机辅助教学中得到比较广泛的应用还是90年代以后的事。多媒体和计算机网络，特别是Internet网络的普及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件。知识经济的出现，对人材的培养提出了更高的要求，要求学生不仅要有丰富的知识，更重
30、要的是要有自我学习的能力，要有创造精神，这为在CAI 中应用建构主义学习理论提出了社会要求。美国美国CAICAI的发展概况的发展概况现在学习的是第37页，共70页二、我国二、我国 CBECBE的发展概况的发展概况 在我国，CAI的研究和应用开展的比较晚：1.801.80年代初期的开始阶段年代初期的开始阶段 2.2.有组织的发展阶段有组织的发展阶段 在促进我国 CAI发展中，教育部（原国家教委）有关部门给予了很大关注。1986年，国家教委基教司成立了“全国中学计算机教育研究中心”，专门负责中、小学校 CAI的应用与研究，组织CAI课件的评审和推广，对 CAI的发展起了巨大的推动作用。国家教育部高
31、教司在1993年和1994年1月，分别组织高等工科院校和理科学校成立 CAI协作组，组织和指导高等学校 CAI的应用和研究工作。3.3.进进入入9090年年代代中中期期后后，Internet在学校中的应用有了较大发展。推广信息技术教育。现在学习的是第38页，共70页现在学习的是第39页，共70页三、三、CAI CAI 的发展方向（的发展方向（1 1）回顾CAI的发展，可以看出学习理论、计算机技术对它产生的巨大作用，同时也可以看出社会的发展现状对它的期望和约束，这种期望集中地表现在社会对人才培养的要求上。多媒体和Internet在教育中的应用，在提高学习效率和效果方面的成果已被教育工作者和整个社
32、会所承认。社会发展是不平衡的，它对教育的要求和它所能够提供的物质条件存在较大的差异。基于此，CAI的未来发展将会呈现出多态性。现在学习的是第40页，共70页 从研究方面看从研究方面看：（1）多媒体和Internet在教育中将得到较广泛地应用，在提高学习效率和效果方面将会发挥明显的作用。（2）新的学习理论的应用。（3）人工智能的进一步应用。CAI CAI 的发展方向的发展方向现在学习的是第41页，共70页从应用方面看从应用方面看：（1）应用方式的多样化。（2）多种学习资源的集成化。（3）研究、使用和教师培训的互动。CAI CAI 的发展方向的发展方向现在学习的是第42页，共70页CAI CAI
33、的发展方向的发展方向（1 1）.应用方式的多样化应用方式的多样化 在我国，除了提供交互环境的CAI软件得到广泛应用之外，用于课堂演示和帮助教师备课的软件也将得到发展，特别是以计算机技术为中心的信息技术与课程、教学的整合，受到了世界各国教育界的普遍重视。现在学习的是第43页，共70页 (2).2).多种学习资源的集成化多种学习资源的集成化 先进的学习理论为我们开发CAI软件提供了重要的理论依据，这是提高CAI软件质量的重要的保证。在建构能够体现先进学习理论的学习环境时，不可否认计算机有着不可替代的作用，但这并不意味着计算机是唯一的学习资源。重要的是各种学习资源的综合运用，从从而而形成各种学习资源
34、集成的优化的学习环境。形成各种学习资源集成的优化的学习环境。目前，建构主义学习理论的应用受到人们的高度重视，多媒体、计算机网络为实现这一理论提供了不可多得的条件。因此，体现建构主义学习理论的CAI软件将会得到迅速的发展。同时也应看到，人人类类教教师师和和计计算算机机软软件件的的有有机机配配合合，会会更更有有效效地地建建构构体体现现建建构构主主义义学学习习理理论论的的学学习习环环境境，而且用费会少得多。人类教师的灵活性和在教学中正确行为对学生的良好影响，无论如何计算机是无法作到的。CAI CAI 的发展方向的发展方向现在学习的是第44页，共70页 (3).(3).研究、使用和教师培训的互动研究、
35、使用和教师培训的互动 对CAI软件的开发作作理理论论上上、技技术术上上和和应应用用方方面面的的深深入入研研究究，是促进CAI 不断发展的基础工作。同时也应不断地解决CAI应用中的实际问题，其中教师的培训是一个关键。不仅要使教师掌握软件的具体使用方法，更重要的是观念的转变，CAI的应用是为了促进教学改革，提高教学质量，应以改革促进应用，反之又通过应用促进教学改革。因此，把研究、应用和教师培训有机地结合起来，以研究促进应用，反过来又以应用促进研究，使其形成互动机制，是CAI迅速发展的正确途径。CAI CAI 的发展方向的发展方向现在学习的是第45页，共70页1.2 计算机辅助教学的作用计算机辅助教
36、学的作用1.2.11.2.1传统教学的基本过程传统教学的基本过程1.2.21.2.2 计算机辅助教学的基本原理计算机辅助教学的基本原理1.2.31.2.3 计算机与人类教师的比较计算机与人类教师的比较补充现在学习的是第46页，共70页l 主机 CPU 运算器l 内存储器 控制器 l 硬件系统l 外设 外存储器l I/O 设备l电子计算机 操作系统 l系统结构 系统软件 语言编译解释系统l 服务应用程序l 软件系统 应用软件 通用应用程序l l 专用应用程序l 文档l l 现在学习的是第47页，共70页现在学习的是第48页，共70页三、CAI系统的构成一、硬件：一、硬件：1、数据处理能力、数据处
37、理能力；主要表现在中央处理机（cup)的工作能力上，包括字长、处理速度以及指令情况2、存储能力、存储能力；内存和外存；软盘、硬盘 光盘3、人机会话能力、人机会话能力；反映在输入输出方式的多样性和传播信息的丰富程度 二、系统软件二、系统软件1、操作系统、操作系统：Ms-Dos;Windows9x2000 xpNt 2、计算机语言、计算机语言;通过编译系统或解释程序转化为机器语言。三三、应用软件、应用软件工具软件 写作系统 课件 现在学习的是第49页，共70页 应用软件 课件系统软件硬件 DOS WINDOS WPS OFFICE现在学习的是第50页，共70页AI(人工智能人工智能):目前已开发的
38、典型人工智能应用系统有：(a)计算机专家系统，它实际上是具有专门知识的程序系统。目前用的较多的领域有军事、化学、气象学、地质学以及医疗诊断等。（b)机器人系统，它由专门的计算机程序配以相应的运动部件组成。目前还只能做一些较简单的动作，但也很有用了，比如大量繁重的劳动，精度要求高而又不断重复的劳动，在有危险、有放射线、有毒等的环境下的劳动，连续长时间的劳动等等。另外，人工智能作为新一代电子计算机基础.现在学习的是第51页，共70页一、传统教学的基本过程一、传统教学的基本过程 社会/教育目的 总的课程目标 内容选择 评估 内容分析 教学信息 教学设计 确定目标发送和传递现在学习的是第52页，共70
39、页二、计算机辅助教学的基本原理二、计算机辅助教学的基本原理1.传统的教学系统教师 学生教学目标教学内容判断评价信息处理信息处理呈现接受反应反馈现在学习的是第53页，共70页CAI的基本过程的基本过程 a ca 向学生传送的教学内容信息向学生传送的教学内容信息b 学生内部的心理变化学生内部的心理变化c 学生在学习后的行为表现学生在学习后的行为表现目标传播者（教师或 计算机）接受者（学生）b计算机辅助教学的基本原理计算机辅助教学的基本原理现在学习的是第54页，共70页 计算机可像教师那样，与学生构成教计算机可像教师那样，与学生构成教-学系统，学生通过与计学系统，学生通过与计算机的交互作用，进行学习
40、（如下面的步骤），也可以为学生提供学习算机的交互作用，进行学习（如下面的步骤），也可以为学生提供学习资源或学习工具。资源或学习工具。选择学习内容 计算机呈现教学内容 学生接收教学信息 计算机提问 学生反应 判断和反馈 反馈的强化作用 作出教学决策计算机辅助教学的基本原理计算机辅助教学的基本原理现在学习的是第55页，共70页计算机辅助教学的基本原理计算机辅助教学的基本原理2.计算机的作用计算机的作用扩大教学范围增强教学功能提供教学资源构建学习环境提供认知工具现在学习的是第56页，共70页三、三、计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较 在教学中，计算机能够发挥很好的作用，与其他媒体比较，适应
41、教学的能力适应教学的能力要强得多。主要表现在它具有适应个别需要的能力，它能够接收学生的回答、评价学生的回答并提供立即的反馈，根据学生的回答情况来调节教学，能够提供丰富而容易检索的学习资源等。但是，从媒体与用户环境的谐调性媒体与用户环境的谐调性来看，计算机不占有明显的优势，在媒体的效益与价格媒体的效益与价格方面，CAI存在着较大问题。现在学习的是第57页，共70页计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较（一）与计算机比教师的作用和不足 1.教师具有的能力 (1)作出计划的能力。(2)开发的能力。（3）建立与学生的联系。（4）综合信息的能力。（5）回答学生的询问。（6）有能力在行为和价值方面作
42、出样板。（7）有能力交流感情。（8）有能力同多个人组成的小组一起工作。（9）有能力督促学生的学习。（10）有能力适应变化着的要求。现在学习的是第58页，共70页2.教师的不足 (1)花在个别学生身上的时间不够充分。(2)没有足够多的时间去计划和开发教学。(3)有效地评定和追踪学生的成绩方面的困难。(4)不能客观地评价学生的成绩。计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较现在学习的是第59页，共70页（二）与人类教师比计算机的优势和不足 1.计算机的优势 (1)提供多媒体的学习环境；(2)能够较好地实现个别化教学和协作学习；(3)收集和管理信息；(4)丰富的学习资源；(5)促进学生的学习；(6
43、)执行的速度高；(7)重复执行某项任务不会厌烦；(8)准确地工作。计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较现在学习的是第60页，共70页 2.计算机的局限性 （1）不能产生自发的回答。（2）不能有效地与众多的学生同时工作。（3）不能示范一定类型的行为。另外，虽然计算机在为学生构造学习环境方面具有其它媒体无法比拟的潜力，但是，在适应学习过程的变化，有针对性地引导学生深入思考新的问题等方面，远不如有经验的教师。计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较现在学习的是第61页，共70页（三）讨论 从上面的讨论中可以看到，教师和计算机在解决教育中的问题时都显示了他们的实力，两者既不能互相完全代替，
44、也不能互相排斥，而是应该用一种新的方法把他们结合起来，尽量减少各自的不足，使两者的优势变得更加有效。这样就会成一个高效的教学系统。让计算机帮助教师完成那些善于发挥其优势的工作，使教师有更多的时间去处理更重要的教学工作，去作那些只有教师才能作好的那些事情。计算机与人类教师的计算机与人类教师的比较比较现在学习的是第62页，共70页帮助教师备课型课堂演示型个别化学习型协作学习型整合型1.3 1.3 计计算机算机辅辅助教学的基本形式助教学的基本形式现在学习的是第63页，共70页帮助教师备课型为教师提供教学用的各种参考资料为教师提供用于考试的试题及相应的答案为教师提供优秀教师的教学方法样板为教师提供制作
45、演示型CAI软件的平台，使教师能够制作课堂上使用的多媒体教学软件现在学习的是第64页，共70页课堂演示型其它手段难以表现的宏观和微观现象真实实验中有危险的现象真实实验中要很长或极短时间才能看到的现象过去的过程或事件需要反复观察的动态现象现在学习的是第65页，共70页个别化学习型操练和练习（Drill and Practice）对话（Dialogue）模拟（Simulation）游戏（Games）计算机辅助测验（Computer Assisted Testing）问题解答（Problem Solving）发现学习（Discovery Learning）信息检索现在学习的是第66页，共70页协作学
46、习型学生学习的组织形式通常有三种：n一种是竞争，学习者之间互相对立，一方的成功是建立在另一方的失败之上，因此称为“你沉我浮你沉我浮”；n第二种是个别化学习，学习者各自进行学习，各自的成功失败互不相干，因此称为“沉浮无关沉浮无关”；n第三种就是协作，在这种学习的组织形式中，学习者之间协同工作并共同分享学习目标，取得成功的条件是参与协作的每一个人都取得成功，故被称为“同沉同沉同浮同浮”。现在学习的是第67页，共70页整合型信息技术整合于课程就是要教师能像使用黑板与粉笔一样“自然流畅”地将信息技术应用到教学中。现在学习的是第68页，共70页各种应用的比较以教师为中心的学习 以学生为中心的学习利用多媒体、计算机网络进行的班级教学，课堂演示操练、测试个 别指导模 拟与 游戏问题解答、探究与发现学习支持教师备课信 息检 索与 协作 学习整 合型 学习班级教学班级教学个别化学习个别化学习协作学习协作学习信息技术支持程度虚拟学习环境真实学习环境现在学习的是第69页，共70页查找并阅读查找并阅读“信息技术与课程整合信息技术与课程整合”的相关资料的相关资料.现在学习的是第70页，共70页